Лопаті роторів, які піднімуть марсіанські гелікоптери нового покоління на небачені висоти, досягли історичного рубежу — вони успішно подолали звуковий бар’єр. Під час випробувань у Лабораторії реактивного руху NASA (JPL) у Каліфорнії інженери довели, що кінчики лопатей здатні розганятися до швидкості понад 1 Мах без негативного впливу на їхню конструкцію.
Експерименти, що складалися зі 137 запусків, проходили у спеціальній барокамері, яка точно імітувала суворі умови навколишнього середовища Червоної планети. Зібрані дані дозволять створити літальні апарати, здатні нести значно важче корисне навантаження, перетворюючи їх із простих розвідників на повноцінні наукові станції.
Швидкість звуку на Марсі
Політ на Марсі — одне з найскладніших інженерних завдань в історії космонавтики. За словами керівника програми дослідження Марса в JPL Аль Чена, хоча попередній апарат Ingenuity показав чудові результати, від нового покоління дронів вимагають значно більшого.
Головна перешкода полягає в атмосфері: її щільність становить лише 1 % від земної. Щоб створити достатню підйомну силу в таких розріджених умовах та подолати відчутну гравітацію планети, інженерам доводиться діяти агресивно. І якщо на Землі роторам достатньо просто «штовхати» щільне повітря, не наближаючись до звукового бар’єра, то на Марсі лопаті необхідно розганяти до надзвукових швидкостей. При цьому варто пам’ятати, що через холодну атмосферу, насичену вуглекислим газом, швидкість звуку на Марсі становить близько 869 км/год, тоді як на Землі це приблизно 1223 км/год.
Від піонера Ingenuity до потужного SkyFall
Легендарний гелікоптер Ingenuity, який здійснив перший керований політ у квітні 2021 року, був піонером. Це була демонстрація технологій, яка не мала на борту важких наукових приладів. Щоб уникнути непередбачуваної аеродинаміки під час раптових марсіанських вітрів, швидкість його роторів свідомо обмежували на рівні 2700 об/хв, що складало близько 0,7 Маха.
Проте майбутні місії потребують більшої продуктивності. Проєкт SkyFall, анонсований агенцією, передбачає доставку на Марс трьох нових гелікоптерів у грудні 2028 року. Завдяки низьковисотній повітряній розвідці вони збиратимуть дані для підтримки майбутніх місій за участю людей та роботів.
Екстремальні випробування в симуляторі
Щоб перевірити нові конструкції роторів від компанії AeroVironment, команда інженерів на чолі з Яакко Каррасом помістила трилопатевий гвинт у космічний симулятор. Повітря з камери відкачали й замінили вуглекислим газом.
Випробування були настільки ризикованими, що стінки камери обшили листовим металом на випадок руйнування лопатей. Спостерігаючи з безпечної відстані, команда фіксувала результати.
- За частоти 3750 об/хв кінці лопатей досягли швидкості 0,98 Маха.
- Після додавання штучного зустрічного вітру швидкість на кінчиках зросла аж до 1,08 Маха.
- Згодом протестували й довший, дволопатевий ротор для апарата SkyFall. Завдяки своїм габаритам він досяг надзвукових показників уже при 3570 об/хв.
Як зазначає аеродинамік із Дослідницького центру імені Еймса NASA Шанна Вітроу-Мазер, команда сподівалася досягти хоча б швидкості 1,05 Маха, але реальність перевершила очікування.
Подолання цього звукового бар’єра дозволило підвищити підйомну здатність марсіанського апарата на 30 %. Цей запас тяги відкриває двері для встановлення на нові гелікоптери важких батарей для тривалих польотів і найсучасніших наукових датчиків. Аналіз даних триває, але вже зараз зрозуміло: марсіанські гвинтокрили наступного покоління стануть справжнім технологічним дивом.
Раніше ми розповідали про те, як дрон Dragonfly літатиме на Титані завдяки ядерній батареї.
За матеріалами phys.org
